手性路易斯酸催化的環(huán)氧化合物的不對稱開環(huán)反應研究.pdf

1、胺類對內消旋環(huán)氧化合物的不對稱開環(huán)是一類重要的反應，反應生成兩個手性中心的氨基醇化合物在有機合成中有著重要的應用。本文以環(huán)氧化合物的不對稱開環(huán)反應為目標，系統(tǒng)研究了BINOL-Ti、BINOL-Mg以及雙脯氨醇類配體-Mg三個各有特色的體系催化的胺類對環(huán)氧化合物的不對稱開環(huán)反應。 1.BINOL/Ti體系催化的4，4'-二甲基-3,5,8,-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷的不對稱開環(huán)反應研究系統(tǒng)研究了BINOL/Ti體系催化的芐胺對

2、環(huán)氧4，4’-二甲基-3，5，8，-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷的不對稱開環(huán)反應。通過考察BINOL/Ti體系中配體與金屬比例對反應的影響、水對反應的影響、反應中的溶劑效應、反應中的非線性效應、反應體系中絡合物的結構，提出了該反應中的可能催化循環(huán)機理，認為(BINOLate)<,2>Ti物種可能是催化反應中的活性物種。環(huán)氧4，4’-二甲基-3，5，8，-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷與(BINOLate)<,2>Ti物種的金屬Ti配位而受到活

3、化，芐胺由背面進攻環(huán)氧4，4’-二甲基-3，5，8，-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷，水在兩種底物間轉運質子，促進環(huán)氧的開環(huán)。首次發(fā)現(xiàn)同種手性不同配體間可以形成ML<,2>型絡合物，異種手性配體之間則不能生成ML<,2>型絡合物。我們對反應體系中存在的(+)-NLE效應提出了新的解釋。 基于對反應機理的認識，結合不對稱活化和組合化學的方法，發(fā)展了一系列催化芐胺對環(huán)氧4，4’-二甲基-3，5，8，-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷開環(huán)反應的

4、催化劑，實現(xiàn)了高效、高選擇性的不對稱催化反應。在0.5％的催化劑用量下，最高獲得了97％收率、99％ee值的產物。為HIV蛋白酶抑制劑奈非那韋的合成提供了高效實用的合成方法，為手性砌塊ABT的實際應用提供了可能。該體系還可以催化其它脂肪胺類，如：異丙胺、正丁胺和叔丁胺對特殊環(huán)氧的開環(huán)反應，取得了優(yōu)秀的對映選擇性(分別為99％ee、95％ee、95％ee)和中等到優(yōu)秀的收率。 2.BINOL-Mg催化的芳香胺和脂肪胺對環(huán)氧的不對稱

5、開環(huán)反應系統(tǒng)地研究了BINOL/Mg<'2+>體系催化的胺類對內消旋環(huán)氧化合物的不對稱開環(huán)反應。在芳胺對環(huán)氧化合物的開環(huán)反應中，采用1％的催化劑(BINOL-Mg)用量，添加1％的甲基鋰的條件下，室溫下進行反應，最高獲得了73％收率和82％的對映選擇性。同時研究了體系中水對反應的影響，發(fā)現(xiàn)反應中存在不同含量的水份會引起產物構型的反轉，有可能是由于反應體系中存在不同的催化活性物種，而水的存在與否對不同催化劑活性物種的相對含量起重要作用，進

6、而影響反應的不對稱誘導。 此體系對于催化脂肪胺類對多種環(huán)氧化合物的開環(huán)反應特別有效，在異丙胺對環(huán)己烯環(huán)氧的開環(huán)反應中最高可獲得99％的轉化、94％的對映選擇性。這是催化的脂肪胺對簡單環(huán)氧的不對稱開環(huán)反應中獲得的最好結果。因此BINOL-Mg<'2+>催化體系很好地解決了胺對環(huán)氧化合物不對稱開環(huán)反應中的三個問題：催化劑用量高、采用貴金屬催化和脂肪胺對簡單環(huán)氧的開環(huán)反應活性和選擇性低等。 3.手性雙核鎂絡合物催化的芳香胺類對

7、內消旋環(huán)氧化合物的不對稱開環(huán)反應通過對環(huán)氧開環(huán)反應及雙金屬催化機理的考察與理解，我們首次將Trost發(fā)展的半冠醚雙脯氨醇配體與Mg<'2+>形成的絡合物應用于芳胺對環(huán)氧化合物的不對稱開環(huán)反應，通過對一系列配體的電子及立體效應的考察，發(fā)現(xiàn)配體37表現(xiàn)出最好的選擇性和催化活性，在優(yōu)化的反應條件下，在芳胺對環(huán)氧化合物的不對稱開環(huán)反應中，獲得了中等到良好的收率和最高88％的對映選擇性。 基于本課題組以往關于雙脯氨醇配體與Zn<'2+>、